11.8. aioble 模块¶

Bluetooth Core 规范提供了一套术语，它们对应到两个 MicroPython 模块。

bluetooth——到 BLE 控制器的底层绑定。它是同步的，通过 IRQ 风格的回调进行事件驱动，并围绕字节缓冲区、句柄和裸 GATT 原语来组织。它将协议原样暴露出来，而不是以 Python 应用希望使用的方式呈现。
aioble——一个更高层的封装，用 Python 编写在 bluetooth 之上，它将每个远程操作变成一个 asyncio 协程，并把每个 BLE 对象（服务、特征、连接、扫描结果、L2CAP 通道）变成符合人体工学的 Python 类。扫描变成异步迭代器；连接变成异步上下文管理器；通知变成可等待对象。

11.8.1. 何时使用底层模块¶

在两种狭窄的情形下，bluetooth 仍然是正确的选择：

你正在编写 aioble 自身所构建出来的那类代码——一种需要对协议进行 IRQ 级控制的新模式。
你运行在一个没有提供 aioble 包的硬件平台上，而围绕控制器的一层薄垫片是唯一的选项。

对于每一个摄像头应用而言，aioble 都是正确的选择。

11.8.2. aioble 程序的组成部分¶

每个基于 aioble 的应用，无论扮演什么角色，都有一小组活动部件。

一个长期运行的 asyncio 事件循环。aioble 中的一切都是协程，因此应用被组织为单个事件循环上的一个或多个任务。关于事件循环、任务和异常的详细说明，参见 Asyncio。
一个处于开启状态的无线电。aioble 在首次使用时会隐式激活 BLE 无线电，但也可以用 aioble.config() 显式控制（它在确保无线电已开启后转发给 bluetooth.BLE.config()），并用 aioble.stop() 关闭。
同时进行的一个或多个角色。在外设侧：一组已注册的 GATT 服务（参见 aioble.register_services()）和一个运行中的 aioble.advertise() 协程。在中心侧：一个运行中的 aioble.scan() 迭代器或一个待完成的 aioble.Device.connect()。无线电对这些工作进行多路复用；应用则把每个角色看作一个独立的任务。

11.8.3. 最小化的外设¶

最小但有用的 aioble 程序——一个广播单个只读特征的外设——非常简短:

import aioble
import asyncio
import bluetooth

SERVICE_UUID = bluetooth.UUID(0x181A)            # Environmental Sensing
TEMP_UUID = bluetooth.UUID(0x2A6E)               # Temperature

service = aioble.Service(SERVICE_UUID)
temp = aioble.Characteristic(service, TEMP_UUID, read=True)
aioble.register_services(service)

async def main():
    while True:
        conn = await aioble.advertise(
            interval_us=250000,
            name="openmv-temp",
            services=[SERVICE_UUID],
        )
        async with conn:
            await conn.disconnected()

asyncio.run(main())

一个只做连接并读取一次的中心同样简短:

import aioble
import asyncio
import bluetooth

SERVICE_UUID = bluetooth.UUID(0x181A)
TEMP_UUID = bluetooth.UUID(0x2A6E)

async def main():
    device = None
    async with aioble.scan(duration_ms=5000, active=True) as scanner:
        async for result in scanner:
            if SERVICE_UUID in result.services():
                device = result.device
                break
    if device is None:
        return

    async with await device.connect() as conn:
        service = await conn.service(SERVICE_UUID)
        char = await service.characteristic(TEMP_UUID)
        print(await char.read())

asyncio.run(main())

两个程序都只有约十五行，它们涵盖了从“无线电关闭”到“完成有用工作”的整个流程。

11.8.4. 关闭无线电¶

在电池供电的摄像头上，BLE 无线电是预算中最大的可自由支配的耗电项。有两个旋钮很重要。

第一个是隐式的：aioble 在首次使用时激活无线电，而无线电会在计划好的事件（广播突发、连接事件、扫描窗口）之间自动休眠。在 aioble.advertise() / aioble.scan() 上选择更长的间隔，并在 connect() 时商定更长的连接间隔，会按比例让无线电关闭的时间更长。广播与扫描中的广播表格是这方面的实用指南。

第二个是显式关闭:

import aioble

await do_burst_of_ble_work()
aioble.stop()                             # radio deactivated; in-flight tasks unwound
await asyncio.sleep(60)                   # sleep with the radio off
# ... next aioble call brings the radio back up automatically

aioble.stop() 会停用底层的 BLE 无线电，并拆除所有进行中的活动——已打开的连接断开，扫描器和广播器取消，L2CAP 通道关闭。在这些操作上等待的协程会抛出它们各自的常规异常（DeviceDisconnectedError 等），这正是周围的 async with 代码块所设计的清理机制。此后再调用任何 aioble 协程都会从冷态重新激活无线电。

周期性电池供电传感器摄像头的典型模式是：

按计划唤醒（定时器、运动传感器、按钮）。
运行一阵 BLE 工作——广播、接受一个连接、推送数值、断开。
调用 aioble.stop() 并休眠直到下一次唤醒。

11.8.5. aioble 不做什么¶

aioble 有意地覆盖了 GATT、GAP 和 L2CAP——应用所使用的那些层。有三块内容不在其范围之内：

链路层以下的任何东西。 信道选择、跳频、数据包确认和链路层加密都发生在 BLE 端口和控制器硅片内部；aioble 不在该层暴露任何钩子。
经典蓝牙。 aioble 仅支持 BLE。音频链路、RFCOMM、A2DP 以及其他经典规范特性都不属于该 API。
Bluetooth Mesh。 Bluetooth SIG 的网状网络层（建立在 BLE 广播之上的一个独立协议栈）在摄像头上未实现。摄像头可以广播和观测，但它无法参与网状网络的中继 / 朋友 / 代理角色。

11.8.6. 异常¶

aioble 会抛出四种异常类型。每种都来自某个在出错时正在等待某操作的协程；当它们传播时，async with 代码块会干净地展开退出。

aioble.DeviceDisconnectedError——在某个 GATT 操作（read、write、notified、indicated、subscribe、exchange_mtu 等）进行过程中，到对端的 BLE 链路断开了。它在正在等待的那个协程内部抛出。这是迄今最常见的异常；在任何应在连接丢失时重连的代码中都要捕获它。
aioble.GattError——某个 GATT 操作到达了对端，但以非零的 ATT 状态完成（带响应的写入被拒绝、指示未被确认、读取不被允许等）。状态码在该异常的 _status 属性上。
aioble.L2CAPDisconnectedError——在某个 send()、recvinto() 或 flush() 进行过程中，L2CAP 通道断开了。可能是任一侧关闭了通道，或者底层的 GAP 连接消失了。
aioble.L2CAPConnectionError——当监听端拒绝或控制器未能完成通道建立时，由 l2cap_connect() 抛出。Bluetooth 状态码是第一个位置参数。

接受显式 timeout_ms 的操作（连接 / 发现 / 读 / 写 / 配对调用，以及作为包装器的 timeout()）在操作完成前截止期限到期时，还会从 asyncio 抛出 asyncio.TimeoutError。